第十四章 測(cè)量高新技術(shù)

第十四章當(dāng)代測(cè)量新技術(shù)長(zhǎng)安大學(xué)公路學(xué)院測(cè)量學(xué)（第五版）§14-1GIS原理與應(yīng)用1.GIS定義望遠(yuǎn)鏡光軸（視準(zhǔn)軸地理信息系統(tǒng)——是以地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，在計(jì)算機(jī)硬件的支持下，對(duì)空間相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、管理、操作、分析、模擬和顯示，并采用地理模型等分析方法，實(shí)時(shí)提供多種空間和動(dòng)態(tài)的地理信息，為地理研究和地理決策服務(wù)而建立起來(lái)的計(jì)算機(jī)技術(shù)系統(tǒng)。§14-1GIS原理與應(yīng)用2.GIS功能和數(shù)據(jù)處理流程望遠(yuǎn)鏡光軸（視準(zhǔn)軸§14-1GIS原理與應(yīng)用3.“3S”

技術(shù)集成

“一個(gè)大腦，兩只眼睛”。RS和GPS向GIS提供或更新區(qū)域信息以及空間定位，GIS提供相應(yīng)的信息查詢(xún)和智能化空間分析等重要功能。RS是信息采集的主力，GPS是貨物定位坐標(biāo)，并且能使遙感影像與電子地圖套合，GIS是信息數(shù)據(jù)的“大管家”。遠(yuǎn)鏡光軸（視準(zhǔn)軸§14-1GIS原理與應(yīng)用3.“3S”

技術(shù)集成望遠(yuǎn)鏡光軸（視準(zhǔn)軸

遙感技術(shù)地理信息系統(tǒng)衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)概念利用一定的技術(shù)裝備在航空器或航天器上對(duì)地物進(jìn)行遙遠(yuǎn)的感知專(zhuān)門(mén)處理地理空間數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)利用衛(wèi)星在全球范圍內(nèi)適時(shí)進(jìn)行導(dǎo)航、定位的系統(tǒng)代號(hào)RSGISGNSS別名人的視力的延伸地圖的延伸

技術(shù)裝備遙感平臺(tái)、傳感器、遙感信息的傳輸與處理計(jì)算機(jī)硬件、軟件GNSS衛(wèi)星星座、地面監(jiān)控系統(tǒng)、GNSS信號(hào)接收機(jī)技術(shù)電磁波—收集—傳輸—處理—分析—成果信息源數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)庫(kù)空間分析表達(dá)

特征范圍大、速度快、周期短、限制少、應(yīng)用廣①采集、管理、分析、輸出地理空間信息②空間分析多要素、綜合動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)③計(jì)算機(jī)系統(tǒng)支持全能性、全球性、全天候、連續(xù)性、實(shí)時(shí)性作用短時(shí)間內(nèi)獲得全面資料以便即時(shí)安排防災(zāi)、救災(zāi)能對(duì)地理空間數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入、管理、分析和表達(dá)為各類(lèi)用戶(hù)提供精密的三維坐標(biāo)、速度和時(shí)間應(yīng)用農(nóng)業(yè)、林業(yè)、國(guó)土資源、地礦、軍事、交通、測(cè)繪、水利、通訊、交通、公安、教育、能源等各行業(yè)§14-1GIS原理與應(yīng)用4.GIS的應(yīng)用望遠(yuǎn)鏡光軸（視準(zhǔn)軸資源配置城市規(guī)劃和管理土地信息系統(tǒng)和地籍管理生態(tài)、環(huán)境管理與模擬應(yīng)急響應(yīng)地學(xué)研究與應(yīng)用商業(yè)與市場(chǎng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與管理選址分析網(wǎng)絡(luò)分析可視化應(yīng)用分布式地理信息應(yīng)用§14-2攝影測(cè)量與遙感技術(shù)1.定義望遠(yuǎn)鏡光軸（視準(zhǔn)軸攝影測(cè)量——是基于像片的量測(cè)和解譯，利用光學(xué)或數(shù)碼攝影機(jī)獲得的影像，研究和確定被攝物體的形狀、大小、位置、性質(zhì)和相互關(guān)系的一門(mén)科學(xué)與技術(shù)。遙感——泛指通過(guò)非接觸傳感器遙測(cè)物體的幾何與物理特性的技術(shù)，攝影測(cè)量時(shí)遙感的前身，遙感技術(shù)主要由遙感圖像獲取技術(shù)和遙感信息處理技術(shù)兩大部分組成。§14-2攝影測(cè)量與遙感技術(shù)2.作業(yè)模式望遠(yuǎn)鏡光軸（視準(zhǔn)軸9

數(shù)字影

像數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)自動(dòng)建立立體模型自動(dòng)量測(cè)和解譯自動(dòng)記錄數(shù)字線劃地圖數(shù)字高程模型數(shù)字影像地圖數(shù)據(jù)庫(kù)VR技術(shù)數(shù)字圖像處理影像匹配模式識(shí)別云計(jì)算§14-2攝影測(cè)量與遙感技術(shù)3.數(shù)據(jù)處理原理望遠(yuǎn)鏡像片的內(nèi)方位元素：攝影物鏡后節(jié)與像片之間相互位置的參數(shù)2像片外方位元素：確定像片攝影瞬間在地面直角坐標(biāo)系中空間位置和姿態(tài)的參數(shù)框標(biāo)坐標(biāo)系像空間坐標(biāo)系地面輔助坐標(biāo)系大地坐標(biāo)系像點(diǎn)地面點(diǎn)攝影測(cè)量?jī)?nèi)方位元素外方位元素線元素：角元素：內(nèi)方位元素3個(gè)，外方位元素6個(gè)。SoxyxyxyzaSaA共線A§14-2攝影測(cè)量與遙感技術(shù)（1）求像點(diǎn)坐標(biāo)求：x，y已知：XS，YS，ZSai，bi，ci

ASoxyyxyzX，Y，ZXS，YS，ZSai，bi，ci

求：（2）答解方位元素已知：共線方程…§14-2攝影測(cè)量與遙感技術(shù)AASoxyyxyz4個(gè)方程，解算3個(gè)未知數(shù)DZTYTXT●立體像對(duì)定位求地面點(diǎn)坐標(biāo)：共線方程計(jì)算點(diǎn)位§14-2攝影測(cè)量與遙感技術(shù)§14-3三維激光掃描技術(shù)1、三維激光掃描技術(shù)原理與構(gòu)成采用望遠(yuǎn)鏡光軸（視準(zhǔn)軸

三維激光掃描儀的主要構(gòu)造是由一臺(tái)高速精確的激光測(cè)距儀,配上一組可以引導(dǎo)激光并以均勻角速度掃描的反射棱鏡。激光測(cè)距儀主動(dòng)發(fā)射激光,同時(shí)接受由自然物表面反射的信號(hào)從而進(jìn)行測(cè)距,針對(duì)每一個(gè)掃描點(diǎn)可測(cè)得測(cè)站至掃描點(diǎn)的斜距,再配合掃描的水平和垂直方向角,可以得到每一掃描點(diǎn)與測(cè)站的空間相對(duì)坐標(biāo)?！?4-3三維激光掃描技術(shù)1、三維激光掃描技術(shù)原理與構(gòu)成采用望遠(yuǎn)鏡光軸（視準(zhǔn)軸

§14-3三維激光掃描技術(shù)1、三維激光掃描技術(shù)原理與構(gòu)成采用望遠(yuǎn)鏡光軸（視準(zhǔn)軸

1）.原始數(shù)據(jù)格式不同

掃描所得到的數(shù)據(jù)是由帶有三維坐標(biāo)的點(diǎn)所組成的點(diǎn)云,而攝影測(cè)量所得到的數(shù)據(jù)是影像照片。由于點(diǎn)云中的點(diǎn)已經(jīng)包含有坐標(biāo),所以,可以直接在點(diǎn)云中進(jìn)行空間量測(cè);而單獨(dú)的一幅影像照片則無(wú)法進(jìn)行空間量測(cè)。2）.拼合各測(cè)站間數(shù)據(jù)的方式不同

掃描系統(tǒng)采用坐標(biāo)配準(zhǔn)方式,而攝影測(cè)量則采用相對(duì)定向和絕對(duì)定向方式。3）.測(cè)量精度不同

采用激光掃描直接測(cè)量得到的測(cè)點(diǎn)精度高于攝影測(cè)量中的解析點(diǎn),且精度分布均勻。§14-3三維激光掃描技術(shù)2、三維激光掃描技術(shù)與近景攝影測(cè)量的比較望遠(yuǎn)鏡光軸（視準(zhǔn)軸§14-4基于傾斜攝影的實(shí)景建模1、傾斜攝影技術(shù)望遠(yuǎn)鏡光軸（視準(zhǔn)軸

傾斜攝影§14-4基于傾斜攝影的實(shí)景建模2、傾斜攝影技術(shù)與常規(guī)攝影測(cè)量的比較望遠(yuǎn)鏡光軸（視準(zhǔn)軸

常規(guī)攝影傾斜攝影§14-4基于傾斜攝影的實(shí)景建模3、傾斜攝影技術(shù)數(shù)據(jù)處理光軸（視準(zhǔn)軸

原始數(shù)據(jù)主要包括多視影像、POS數(shù)據(jù)和外控成果。為了控制和消除由于數(shù)字積累誤差造成的遠(yuǎn)距離幾何失真，需加入POS數(shù)據(jù)和外控點(diǎn)成果。傾斜攝影技術(shù)路線及實(shí)施方案傾斜預(yù)處理建金字塔輸入相機(jī)參數(shù)、pos自動(dòng)空三加密影像自動(dòng)匹配自動(dòng)平差密集點(diǎn)云匹配DSM自動(dòng)生產(chǎn)自動(dòng)構(gòu)網(wǎng)實(shí)景三維模型DSM+TIN紋理自動(dòng)映射§14-4基于傾斜攝影的實(shí)景建模4、

實(shí)景建模光軸（視準(zhǔn)軸

(1)匹配生成密集點(diǎn)云

1)、多視影像密集匹配能得到高密度數(shù)字點(diǎn)云，通過(guò)優(yōu)化構(gòu)網(wǎng)算法構(gòu)建數(shù)字表而模型(DSM)可用于后期模型構(gòu)建及正射影像生成。

2)、濾波處理，即將不同匹配單元進(jìn)行融合，形成統(tǒng)一的DSM。由于部分影像存在遮擋或者缺少足夠的同名點(diǎn)信息，因此會(huì)造成匹配精度不高，生成的模型不夠精確，也會(huì)影響后期真正射影像的自動(dòng)生成，這些問(wèn)題需要人工編輯修改進(jìn)行解決。§14-4基于傾斜攝影的實(shí)景建模4、

實(shí)景建模光軸（視準(zhǔn)軸

(2)構(gòu)建TIN模型

經(jīng)過(guò)密集匹配獲得的高密度點(diǎn)云數(shù)據(jù)量很大，需要進(jìn)行切割分塊。可根據(jù)計(jì)算機(jī)性能以及設(shè)置的優(yōu)先級(jí)別對(duì)切塊的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行不規(guī)則三角網(wǎng)構(gòu)建。1、利用同一地物不同角度的影像信息，采用參考影像不固定的匹配策略逐像素匹配；2、基于多視匹配的冗余信息，避免遮擋對(duì)匹配產(chǎn)生的影響，再引入并行算法提高計(jì)算效率以快速準(zhǔn)確地獲取多視影像上同名點(diǎn)坐標(biāo)，進(jìn)而獲取地物的高密度三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)；3、基于點(diǎn)云構(gòu)建不同層次細(xì)節(jié)度下的三角網(wǎng)(TIN)模型。通過(guò)對(duì)三角網(wǎng)優(yōu)化，將內(nèi)部三角的尺寸調(diào)整至與原始影像分辨相匹配的比例，同時(shí)通過(guò)對(duì)連續(xù)曲而變化的分析對(duì)相對(duì)平坦地區(qū)的三角網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行簡(jiǎn)化，降低數(shù)據(jù)冗余，獲得TIN模型矢量架構(gòu)。§14-4基于傾斜攝影的實(shí)景建模4、

實(shí)景建模光軸（視準(zhǔn)軸

（4）自動(dòng)紋理關(guān)聯(lián)

自動(dòng)紋理映射主要基于瓦片技術(shù)，即將整個(gè)建模區(qū)域分割成若干個(gè)一定大小的子區(qū)域(瓦片)，基于集群處理系統(tǒng)的并行